專利名稱：用于識(shí)別柴油發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)燃料類型的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于識(shí)別柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃料類型的方法，即識(shí)別 壓縮點(diǎn)火而不是火花點(diǎn)火其內(nèi)的混合物的發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃料類型的方法。
背景技術(shù)：
在世界的某些地區(qū)(例如巴西)，火花點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)用呈現(xiàn)不同特 征(例如不同的空氣/燃料化學(xué)當(dāng)量比)的不同類型的液體燃料(例如，
純汽油、水合醇(hydrate alcohol )、或汽油和醇的混合物)供料。因此， 對(duì)于由火花點(diǎn)火的內(nèi)燃機(jī)所驅(qū)動(dòng)的車輛，為了依據(jù)實(shí)際使用的燃料類型 最優(yōu)化燃燒控制，建議使用能夠識(shí)別油箱內(nèi)的燃料類型的裝置。
當(dāng)前，現(xiàn)代柴油發(fā)動(dòng)機(jī)也可使用除柴油之外的燃料，其在商業(yè)上稱 作"生物柴油"并且由柴油和源自生物質(zhì)的燃料(例如，諸如菜籽油的 植物油)的混合物構(gòu)成。但是，在現(xiàn)代柴油發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng) 被校準(zhǔn)為僅對(duì)柴油最優(yōu)化燃燒過程，以最大化產(chǎn)生的機(jī)械動(dòng)力并最小化 燃料消耗和有害排放。因此，當(dāng)使用生物柴油代替柴油時(shí)，校準(zhǔn)為使用 柴油的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)不能獲得最佳燃燒，且結(jié)果是顯著增加了污染排 放(特別是關(guān)于NOx)。
從以上可知，顯然需要確定一種用于識(shí)別柴油發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的燃料類型 的方法，其可有效地、高效地、廉價(jià)地在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)本身的控制系統(tǒng)內(nèi) 實(shí)施。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種識(shí)別柴油發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的燃料類型的方法，其 可有效地、高效地、廉價(jià)地在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)自身的控制系統(tǒng)內(nèi)實(shí)施。
依據(jù)本發(fā)明，提供了 一種用于識(shí)別通過壓縮混合物點(diǎn)火的柴油發(fā)動(dòng) 機(jī)內(nèi)的燃料類型的方法，所述方法包括下列步驟
確定最后使用的燃料類型的空氣/燃料化學(xué)當(dāng)量比；確定供給到發(fā)動(dòng)機(jī)的多個(gè)氣缸的新鮮空氣量； 確定噴射到氣缸內(nèi)的燃料量；
依據(jù)供給到氣缸的新鮮空氣量、噴射到氣缸內(nèi)的燃料量、和最后使 用的燃料類型的空氣/燃料化學(xué)當(dāng)量比，確定燃燒的理論空氣/燃料比；
確定燃燒的實(shí)際空氣/燃料比；
將理論空氣/燃料比和實(shí)際空氣/燃料比進(jìn)行比較；以及
依據(jù)理論空氣/燃料比和實(shí)際空氣/燃料比之間的比較，識(shí)別實(shí)際使用 的燃料類型。


現(xiàn)將參照示出非限制性實(shí)施方式的附圖描述本發(fā)明；特別地，附圖 l是實(shí)施本發(fā)明的燃料類型識(shí)別方法的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的示意圖。
具體實(shí)施例方式
在附圖中，附圖標(biāo)記l整體上表示柴油發(fā)動(dòng)機(jī)型內(nèi)燃機(jī)，即壓縮點(diǎn) 火而不是火花點(diǎn)火其內(nèi)混合物的發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)1設(shè)置有多個(gè)氣缸2(在 附圖僅顯示了其中一個(gè))，每個(gè)氣缸通過至少一個(gè)進(jìn)氣門4連接到進(jìn)氣 歧管3,并通過至少一個(gè)排氣門6連接到排氣歧管5。進(jìn)氣歧管3通過 在關(guān)閉位置和全開位置之間可調(diào)的節(jié)氣門7接收冷空氣(即，來自外部 環(huán)境的空氣)。末端設(shè)有消音器(公知且未示出)以將燃燒產(chǎn)生的氣體 釋放到大氣內(nèi)的排氣管8從排氣歧管5引出。此外，將排氣歧管5連接 到進(jìn)氣歧管3的再循環(huán)管9從排氣歧管5引出并通過在關(guān)閉位置和全開 位置之間可調(diào)的再循環(huán)閥IO調(diào)節(jié)。
依據(jù)優(yōu)選實(shí)施方式，壓縮機(jī)(未示出)對(duì)供給到進(jìn)氣歧管3的空氣 進(jìn)行壓縮，并且或者由排氣歧管(渦輪增壓器)內(nèi)的氣體致動(dòng)或者由曲 軸(正位移壓縮機(jī))致動(dòng)。
通過已知類型的噴射器11將燃料直接噴射到各個(gè)氣缸2的頂部，其 中所述噴射器11從由高壓燃料泵13供料的共用管12 (稱作"共軌") 接收加壓的燃料。高壓燃料泵13接收來自低壓燃料泵14的燃料，其中 所述低壓燃料泵14從燃料箱15內(nèi)部抽取燃料，燃料箱15設(shè)置有用于確定燃料箱15自身內(nèi)所存燃料量的傳感器16。
發(fā)動(dòng)機(jī)1進(jìn)一步包括控制節(jié)氣門7、再循環(huán)閥10和噴射器11的控 制單元17，用于依據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)1的工作條件并依據(jù)從駕駛員接收到的指令 用一定量的具有一定比率的燃燒劑(新鮮空氣)和燃料填充氣缸2。線 性氧傳感器18 (或UEGO傳感器)連接到控制單元17，傳感器沿排氣 管8布置以測(cè)量排氣管8自身內(nèi)所含氣體內(nèi)存在的燃料量。此外，空氣 流量計(jì)19連接到控制單元17，流量計(jì)布置在節(jié)氣門7的上游以測(cè)量流 向氣缸2的新鮮空氣的流速。
依據(jù)不同的實(shí)施方式(未示出)，不存在節(jié)氣門7,且供給到氣缸的 新鮮空氣主要通過作用再循環(huán)閥IO加以控制。
使用時(shí)，控制單元17接收與駕駛員作用在其上的加速器踏板的位 置成比例的信號(hào)并依據(jù)加速踏板的位置調(diào)整由噴射器11噴射進(jìn)氣缸2 內(nèi)的燃料流量。此外，控制單元17改變供給到氣缸2的新鮮空氣的流 量以最優(yōu)化氣缸2自身內(nèi)的燃料燃燒。重要的是觀察到，尤其在瞬變過 程中，空氣(燃燒劑)和燃料之間的空氣/燃料比(也稱作A/F比)也 可能和化學(xué)當(dāng)量比相差很遠(yuǎn)(例如，在使用時(shí)，由線性氧傳感器18所 檢測(cè)到的信號(hào)可在1.1到8之間改變)。
此種控制策略和火花點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)的控制策略(Otto循環(huán))非常不 同，在Otto循環(huán)中，空氣流速總是和燃料量相關(guān)聯(lián)，因此總是以空氣/ 燃料化學(xué)當(dāng)量比進(jìn)行燃燒以獲得三元催化轉(zhuǎn)換器的最大效率。換言之， 在壓縮—點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)1 (柴油發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán))內(nèi)，空氣/燃料比也可能離 化學(xué)當(dāng)量比非常遠(yuǎn)，且線性氧傳感器18僅用于辨別可能的故障；相反， 在火花點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)(Otto循環(huán))內(nèi)，必須總是以空氣/燃料化學(xué)當(dāng)量 比進(jìn)行燃燒，且因此由線性氧傳感器18提供的信號(hào)構(gòu)成了主要的控制 信號(hào)。
以下描述控制單元17用于識(shí)別發(fā)動(dòng)機(jī)1實(shí)際使用的一一即實(shí)際存 在于燃料箱15內(nèi)的一一燃料類型的方法。
起初，控制單元17從發(fā)動(dòng)機(jī)1實(shí)際使用的燃料類型與最后使用的 燃料類型相同的假設(shè)起動(dòng)；因此，控制單元17確定出最后使用的燃料 類型的空氣/燃料化學(xué)當(dāng)量比(這些值預(yù)防性地存儲(chǔ)在控制單元17的存 儲(chǔ)器內(nèi))。控制單元17使用空氣流量計(jì)19測(cè)量供給到氣缸2的新鮮空氣量； 此外，控制單元17依據(jù)用于控制噴射器11的驅(qū)動(dòng)信號(hào)確定噴射到氣缸 2內(nèi)的燃料量。最后，控制單元17利用布置在排氣管8內(nèi)的線性氧傳感 器18所做的測(cè)量確定燃料的有效空氣/燃料比。
此時(shí)，控制單元17依據(jù)供給到氣缸2的新鮮空氣量、依據(jù)噴射到 氣缸2內(nèi)的燃料量、以及依據(jù)最后使用的燃料類型的空氣/燃料化學(xué)當(dāng) 量比確定出燃燒的理論空氣/燃料比。
將理論空氣/燃料比與實(shí)際空氣/燃料比加以比較，并依據(jù)理論空氣/ 燃料比與實(shí)際空氣/燃料比之間的比較識(shí)別出實(shí)際使用的燃料類型。特 別地，如果理論空氣/燃料比與實(shí)際空氣/燃料比之間的差值低于第 一 閾 值，則認(rèn)為所用燃料類型與最后使用的燃料類型相同；相反，如果理論 空氣/燃料比與實(shí)際空氣/燃料比之間的差值高于第 一 閾值，則認(rèn)為實(shí)際 使用的燃料類型與最后使用的燃料類型不同，且依據(jù)理論空氣/燃料比 與實(shí)際空氣/燃料比之間的差值確定實(shí)際使用的燃料類型。
優(yōu)選地，在控制單元17的存儲(chǔ)器內(nèi)，存儲(chǔ)有實(shí)驗(yàn)映射，其依據(jù)以 前使用的燃料類型并依據(jù)理論空氣/燃料比與實(shí)際空氣/燃料比之間的差 值提供實(shí)際使用的燃料類型。
依據(jù)優(yōu)選實(shí)施方式，只有在短于第二閾值的時(shí)間間隔期間在理論空 氣/燃料比與實(shí)際空氣/燃料比之間出現(xiàn)了差值，控制單元17才認(rèn)為實(shí)際 使用的燃料類型與最后使用的燃料類型不同。
從上述可清楚獲知，理論空氣/燃料比與實(shí)際空氣/燃料比之間的差 值，只有在此種差值足夠高(高于第一閾值)和足夠快(低于第二閾值) 時(shí)，才歸因于所用燃料的變化。
依據(jù)優(yōu)選實(shí)施方式，利用傳感器16，控制單元17確定出燃料箱15 內(nèi)所存的燃料量，并僅在燃料箱15內(nèi)所存的燃料量出現(xiàn)正變差后識(shí)別 實(shí)際使用的燃料類型。換言之，如果燃料箱15內(nèi)的燃料量沒有出現(xiàn)正 變差，即，如果沒有燃料添加到燃料箱15，則燃料箱15內(nèi)所存的燃料 類型不能改變。
重要的是強(qiáng)調(diào)，只有在理論空氣/燃料比與實(shí)際空氣/燃料比之間的 差值足夠高(高于第一閾值)和足夠快(低于第二閾值)時(shí)，才認(rèn)為實(shí)際使用的燃料類型與最后使用的燃料類型不同；此種條件對(duì)于區(qū)別由燃 料類型變化所引起的差值和由不可避免的儀器誤差和/或元件漂移所引 起的差值，是必不可少的。
上述的燃料類型識(shí)別策略特別有效，因?yàn)椴裼统尸F(xiàn)出和生物柴油的 空氣/燃料化學(xué)當(dāng)量比(一般從9到11)非常不同的空氣/燃料化學(xué)當(dāng)量 比(等于14.56)。因此，理論空氣/燃料比與實(shí)際空氣/燃料比之間的差 值的"顯著"和"快速"的變化歸因于所用燃料的變化。
顯然，依據(jù)實(shí)際使用的燃料類型，控制單元17可改變發(fā)動(dòng)機(jī)1的 控制參數(shù)，從而能夠在所有運(yùn)行條件下最優(yōu)化燃燒。特別地，依據(jù)實(shí)際 使用的燃料類型，控制單元17可改變下列參數(shù)燃燒效率、噴射的啟 動(dòng)時(shí)刻、多次噴射的分量、燃燒EGR率目標(biāo)、噴射壓力目標(biāo)、線性氧 傳感器18的控制、發(fā)動(dòng)機(jī)排放模式以及微粒過濾器累積模式。
可替代地，上述參數(shù)或者可利用幾個(gè)映射來改變，每個(gè)映射對(duì)應(yīng)于 某種類型的燃料，或者通過依靠燃料類型的修正因子來改變。
依據(jù)另一實(shí)施方式(未示出)，實(shí)際空氣/燃料比可利用相對(duì)于線性 氧傳感器18而言較為不同并更加成熟的傳感器來測(cè)量；例如，可利用 沿排氣管8布置的NOx傳感器。
上述燃料類型識(shí)別策略是有效的，因?yàn)樗菰S快速而精確地確定實(shí)際 使用的燃料類型，并且也可簡(jiǎn)單廉價(jià)地實(shí)施，因?yàn)椴恍枰叩挠?jì)算能力并 僅使用了在現(xiàn)代柴油發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)已經(jīng)可用的信號(hào)。
8
權(quán)利要求
1.一種用于識(shí)別通過壓縮混合物點(diǎn)火的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)(1)內(nèi)的燃料類型的方法，所述方法包括下列步驟確定最后使用的燃料類型的空氣/燃料化學(xué)當(dāng)量比；確定供給到所述發(fā)動(dòng)機(jī)(1)的多個(gè)氣缸(2)的新鮮空氣量；確定噴射到所述氣缸(2)內(nèi)的燃料量；依據(jù)供給到所述氣缸(2)的新鮮空氣量、噴射到所述氣缸(2)內(nèi)的燃料量、和最后使用的燃料類型的空氣/燃料化學(xué)當(dāng)量比確定燃燒的理論空氣/燃料比；確定燃燒的實(shí)際空氣/燃料比；將所述理論空氣/燃料比和所述實(shí)際空氣/燃料比進(jìn)行比較；以及依據(jù)所述理論空氣/燃料比和所述實(shí)際空氣/燃料比之間的比較，識(shí)別實(shí)際使用的燃料類型。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，如果所述理論空氣/燃料比和 所述實(shí)際空氣/燃料比之間的差值低于第 一 閾值，則認(rèn)為實(shí)際使用的燃 料類型與最后使用的燃料類型相同。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其中，如果所述理論空氣/燃料比和 所述實(shí)際空氣/燃料比之間的差值高于所述第 一 閾值，則認(rèn)為實(shí)際使用 的燃料類型與最后使用的燃料類型不同。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其中，實(shí)際使用的燃料類型依據(jù)所 述理論空氣/燃料比和所述實(shí)際空氣/燃料比之間的差值確定。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其中，使用了實(shí)驗(yàn)映射，其依據(jù)先 之間的差值，提供實(shí)際使用的燃料類型。
6. 如權(quán)利要求3所述的方法，其中，只有在短于第二閾值的時(shí)間 間隔期間在所述理論空氣/燃料比和所述實(shí)際空氣/燃料比之間出現(xiàn)了差 值，才認(rèn)為實(shí)際使用的燃料類型和最后使用的燃料類型不同。
7. 如權(quán)利要求l所述的方法，包括進(jìn)一步的步驟確定燃料箱(15)內(nèi)所存的燃料量；以及僅在所述燃料箱(15)內(nèi)所存的燃料量發(fā)生正變差后，識(shí)別實(shí)際使 用的燃料類型。
8. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，供給到所述氣缸(2)的所述 新鮮空氣量通過布置在進(jìn)氣歧管(3)上游的空氣流量計(jì)(19)測(cè)量。
9. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，燃燒的實(shí)際空氣/燃料比通過 沿排氣管(8)布置的線性氧傳感器(18)測(cè)量。
10. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，燃燒的實(shí)際空氣/燃料比通過 沿排氣管(8)布置的NOx傳感器測(cè)量。
全文摘要
一種用于識(shí)別柴油發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的燃料類型的方法，所述方法包括確定最后使用的燃料類型的空氣/燃料化學(xué)當(dāng)量比；確定供給到發(fā)動(dòng)機(jī)(1)的多個(gè)氣缸(2)的新鮮空氣量；確定噴射到氣缸(2)內(nèi)的燃料量；依據(jù)供給到氣缸(2)的新鮮空氣量、噴射到氣缸(2)內(nèi)的燃料量、和最后使用的燃料類型的空氣/燃料化學(xué)當(dāng)量比確定燃燒的理論空氣/燃料比；確定燃燒的實(shí)際空氣/燃料比；將理論空氣/燃料比和實(shí)際空氣/燃料比進(jìn)行比較；以及依據(jù)理論空氣/燃料比和實(shí)際空氣/燃料比之間的比較識(shí)別實(shí)際使用的燃料類型。
文檔編號(hào)F02D41/00GK101302965SQ200710101739
公開日2008年11月12日 申請(qǐng)日期2007年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月8日
發(fā)明者加布里埃萊·塞拉, 馬泰奧·德·切薩雷 申請(qǐng)人:瑪涅蒂瑪瑞利動(dòng)力系公開有限公司